[發明專利]一種螺旋流道狹縫流變測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201711226431.X
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107817192A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 晉剛;梁顯榮;游劍;王蒙蒙
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N11/06
• 分類號: G01N11/06;G01N11/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及聚合物流變學測試技術，特別涉及一種螺旋流道狹縫流變測量裝置及方法。

背景技術

狹縫流變儀用于測量聚合物熔體或溶液在毛細管中的剪切應力和剪切速率的關系，通過改變狹縫口模長度和狹縫口模橫截面的寬度和高度，來研究樣品的彈性和不穩定性，測定聚合物的狀態變化等。通過對聚合物流變性能的研究，不僅可為加工提供最佳的工藝條件，為塑料機械設計參數提供數據，而且可在材料選擇、原料改性方面獲得有關結構和分子參數等有用的數據。

狹縫流變儀需要通過控制口模的長徑比來建立大小合適的測量壓力值，同種材料下，長徑比越大可建立的壓力值越高。傳統的狹縫流變儀的口模一般采用直流道，口模流道的長度會有一定限制。如果測試樣品黏度太低，在長度受限的情況下，只能通過減小口模的橫截面積來提高長徑比，否則會導致建立的壓力值太小無法測量。但是，橫截面過小的毛細管流道或狹縫流道加工難度太大，制造成本將會很高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種螺旋流道狹縫流變測量裝置及方法。該流道可展開為一條橫截面為方形狹縫、長徑比極大的超長狹縫流道，從而建立起大小合適的壓力值，使黏度過低的聚合物熔體或溶液進行毛細管測試成為可能。

本發明通過下述技術方案實現：

一種螺旋流道狹縫流變測量裝置，包括中空圓柱狀螺旋流道口模、設置在所述柱狀螺旋流道口模內孔中的加熱器，所述螺旋流道口模的內孔與外壁之間沿長度方向設置有螺旋狹縫測試流道，所述螺旋狹縫測試流道的入口端連接用于輸送聚合物熔體或溶液的供給裝置，出口端密封設置，所述供給裝置的出料口處設置有壓力傳感器，所述螺旋狹縫測試流道的入口處設置有溫度傳感器；所述螺旋流道口模的圓柱表面上沿著螺旋線每隔一定角度在螺旋狹縫測試流道相應位置間隔地加工有若干用塞子塞上的排料孔，直到螺旋狹縫流道末端。

作為進一步優選地方案，所述螺旋流道口模包括圓筒狀的螺旋流道內模和螺旋流道外模，所述螺旋流道內模通過緊密配合的方式固定在所述螺旋流道外模的內孔中，確保樣品在流道內受壓時不會發生泄漏；所述螺旋流道內模的圓柱表面上設置有一條凹下去的螺旋狹縫流槽作為螺旋狹縫測試流道的流道底面和側壁面；所述螺旋流道外模的內孔壁作為螺旋狹縫測試流道的流道頂面。

作為進一步優選地方案，所述螺旋流道內模通過過盈配合的方式固定在所述螺旋流道外模的內孔中，進一步確保樣品在流道內受壓時不會發生泄漏。

作為進一步優選地方案，所述溫度傳感器插在螺旋狹縫測試流道的流道底面下方。

作為進一步優選地方案，所述的供給裝置采用螺桿式擠出機或者柱塞式擠出機。

作為進一步優選地方案，所述壓力傳感器設置在供給裝置的出料口處且靠近所述螺旋狹縫測試流道的入口。

一種基于所述裝置的螺旋流道狹縫流變測量方法，包括如下步驟：

步驟1、將螺旋流道口模的螺旋狹縫測試流道入口端連接到輸送聚合物熔體或溶液的供給裝置，打開其中一個塞子；

步驟2、通過供給裝置向螺旋狹縫測試流道內注入樣品，并按照測試需要，對樣品施加一定的壓力或擠出速率，使樣品在螺旋狹縫測試流道內流動并經打開塞子的排料口排出；

步驟3、采集并記錄每一個測試壓力或擠出速率下的壓力傳感器的壓力值和擠出速率；

步驟4、重復步驟1至步驟3，依次打開若干不同位置的塞子，建立相應長徑比不一致的流道，從而獲得相應次數測試的壓力值和擠出速率；

步驟5、基于上述數據建立Bagley校正，并計算出所需的流變數據，即可獲得測試樣品的性能。

作為進一步優選地方案，所述步驟4中，依次打開三個不同位置的塞子，建立三條長徑比不一致的流道，獲得三次測試的壓力值和擠出速率，從而滿足Bagley校正的需要。

作為進一步優選地方案，所述的步驟1還包括步驟：開啟加熱器，使流入螺旋狹縫測試流道內的聚合物熔體或溶液的溫度保持在設定值。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

螺旋流道內模的凹螺旋流道和螺旋流道外模的內表面組成螺旋狹縫測試流道，流道末端與外界隔絕。當測試樣品流經打開的唯一排料口時，由于空氣被壓縮在流道后半段無法排出，從而可以迫使樣品從流道唯一排料口排出。通過計算，記錄螺旋狹縫測試流道的螺旋線長度以及狹縫的寬度和高度，統計采集的壓力值和擠出速率，建立Bagley校正，即可得到被測材料的流變特性。